高层建筑暖通空调系统设计研究

李劲松

摘 要：随着我国经济社会的迅速发展，建筑行业已然成为我国国民经济的支柱型产业，对人们的生产生活产生着深刻的影响。暖通空调系统作为建筑的重要组成部分之一，对人们的居住体验有着直接的影响。由于城市空间的限制，为了提高土地利用率，近年来高层建筑屡见不鲜，针对高层建筑的暖通空调系统的设计问题，本文简要分析了其设计原则及相关问题，并对其解决对策进行了简要的阐述。

关键词：高层建筑；暖通；空调

1引言

近年来，随着我国城镇化进程的不断推进，城市建设速度不断加快，城市土地资源的供需矛盾愈演愈烈，为了进一步提高城市土地资源的利用率，高层建筑得到了越来越广泛的应用，以实现最大化的土地利用率。在高层建筑中，为了给用户提供舒适的居住体验，暖通空调系统的设计十分关键，不同于传统低层建筑，需要兼顾高层建筑的施工难度与施工效率，因此其暖通空调设计具有一定的难度。本文主要针对高层建筑暖通空调系统的设计进行了简要的分析，对其原则、常见问题及解决对策进行简要的阐述。

2高层建筑的空调设计

一般来说，高层建筑暖通空调设计具有三条重要原则：一是负荷的精确计算，需要根据高层建筑中的人数合理估计风量，进而指导设计空调系统的总容量；二是根据高层建筑的具体层数与高度，确定空调系统的具体规格与标准，同时严格按照相关设计准则进行设计流程；三是整体把握高层建筑的供水、供电供暖等设计，充分了解室内暖通空调安装位置的具体情况，合理地设计空调管线。

针对不同的建筑类型，暖通空调系统可以进一步分为全空气空调系统以及空气-水暖通空调系统两大类。全空气高层建筑暖通空调系统作为商场、写字楼以及酒店等商用建筑的常见空调类型，主要通过空气处理机组的组合利用产生冷热水来实现室内温度的调节。由于空调系统在进行室内环境调节时只利用了空气，因而被称作全空气空调系统。空气-水空调系统主要应用于各类住宅用途的高层建筑中，主要利用室内空气与空调系统的换热盘管进行热交换将室内的热量排除室外。与全空气空调系统相比，空气-水空调系统的盘管温度也在控制范围内，起不需要专用的空调机房，结构相对简单，但温度控制精度相对较差。

3高层建筑空调系统的常见问题

3.1循环水泵选择失当

在高层建筑暖通空调系统中，循环水泵发挥着重要的作用，设计过程中在满足人们正常居住需求的基础上，尽可能减少不必要的浪费十分重要。在计算空调水压力及冷却负荷时，如果没有严格按照相关规程进行调试，将导致水力失调的现象，进而使得水压力的计算产生偏差，容易导致空调循环水泵流量选择过大，造成较大的资源浪费。在空调循环水泵的设计选取过程中，要充分考虑不同季节、不同运行时间、不同负荷率等因素，结合实际的空调数量及相关参数，保证空调系统在任何时间、任何负荷率的条件下均能满足用户的舒适性需求，同时减少不必要的多余容量，提高系统的利用效率。

3.2空调主机容量选择失当

除循环水泵外，空调主机容量选择失当也是建筑暖通空调系统设计中的常见问题之一，其原因主要有两个方面：一是在设计过程中将各类安全系数考虑在内，导致空调单位面积制冷装机容量远大于实际需求；二是在空调容量计算时工作人员未按照相关流程进行严格精确的负荷计算，而是通过估计法直接估計空调负荷，导致空调装机容量难以与实际需求相匹配，造成了较大的浪费。

3.3供暖方式设计失当

高层建筑不同于一般低层建筑，其高度较高，在设计时需要特别注意系统压力的设计与控制。在高层建筑暖通空调系统的采暖设计中，不合理的采暖方式将导致垂直失调的现象，容易产生水系统汽化现象，严重影响供暖效果。在供暖方式设计中一般可采用单双管式系统，同时准确计算系统水压图，以确保建筑室内的供暖效果。

4高层建筑空调系统的设计对策

4.1通风系统设计

通风系统的设计是高层建筑暖通空调设计的重要内容，科学合理的通风系统能够有效替代部分空调系统功能，不仅能够增加人们的居住舒适度，更能够有效降低系统能耗，同时降低建筑装修材料对室内空气的污染。针对高层建筑的复杂环境特点，通风系统的设计需要充分考虑环境因素的影响，解决好建筑的局部通风问题。

4.2消防安全设计

由于高层建筑高度较高，一旦发生火灾其烟囱效应将对人们的逃生产生极为不利的影响，因此高层建筑暖通空调系统设计中要做好消防安全及防排烟设计，以提高高层建筑的安全性与可靠性。一般来说，暖通空调设备在设计时需要放置于安全可靠的建筑位置上，同时从建筑结构受力的角度充分考虑设备防止区域的结构安全。对于付加油燃气辐射采暖系统等的暖通空调系统，要特别注意室内的通风换气设计，确保室内的通风换气次数，同时应设计相应的气体检测装置，对危险气体浓度进行实时监测。另一方面，高层建筑暖通空调系统中还要特别设计机械排烟系统及排烟通道，并配套加压排风装置，确保建筑的排烟能力。

4.3经济性设计

经济性是高层建筑暖通空调系统设计的重要原则之一，也是客户在不同设计方案中进行选择时的重要考虑依据，空调系统的经济性分析不仅包括系统相关的空调设备、管线设备的购置于安装成本，还要考虑到设计年限内的运行费用及日常维护费用。在满足人们居住需求的基础上，尽可能降低系统的成本提高系统的经济性十分必要，一方面需要合理地估计系统负荷同时科学地选择相关设备容量及型号，另一方面可以采用自动控制方式取代传统的人工控制方式，实现智能化的空调系统调节，进一步减少不必要的浪费。

4.4节能性设计

除了经济性外，节能性也是高层建筑暖通空调系统设计中的重要考虑因素，其节能设计一般主要体现在以下几个方面：

一是合理的控制空调系统新风量。在春秋季节，充分利用自然风不仅能够提高人们的居住舒适度，更能够有效降低系统的能耗；但在冬夏季节，室内外温差较大，室外新风进入室内后需要空调系统进行额外做工，新风量越大系统的能耗也越大，因此此时需要合理控制空调的新风量。在设计时一方面要考虑到长时间不引入新风将导致室内空气质量的下降，另一方面还要考虑到新风引入带来的额外功耗，在满足人们居住需求的基础上，尽可能减少室内与外界的新风交换，减少不必要的系统能耗；

二是合理提高供回水温差。水循环泵能耗是高层建筑空调系统能耗的重要组成部分，为了节约水泵能耗，可以在设计时提高供回水温差，一般选择8摄氏度左右的温差最为适宜，进而采用大温差空调主机节约循环水泵上的能耗；

三是充分利用自然冷热源。自然冷热源的利用是减少高层建筑暖通空调系统能耗的有效手段，一般可以利用室内外的空气温差以及地下土壤、地下水与室外环境的温差，为空调系统提供部分冷热源功能。条件不允许时还可以应用余热回收技术利用空调排放到室外环境中的气体对新风进行余热或预冷，同样能够起到较好的节能效果。

4.5环保性设计

除了考虑高层建筑暖通空调系统的节能效果外，還要重视空调系统的环保性能，充分考虑暖通系统对建筑周边环境的影响。首先考虑到氟利昂对大气的损害，在设计时应选用无氟空调，避免使用含氟及其他有害介质的空调，减少对大气环境的污染；其次要充分考虑高层建筑暖通空调系统产生的废水、废渣、废气的处理问题，可以采用冷却水处理回收再利用等方式，减少对生态环境的污染；另外空调系统的噪声污染也是需要着重考虑的生态问题之一，可以采用吸音材料等对空调机及空调机房进行处理，减少空调系统运行产生噪声对周围生态环境的污染。

5结束语

随着高层建筑在城市中扮演着越来越重要的角色，其暖通空调设计作为建筑设计的重要组成部分，直接影响着人们的居住体验。本文主要针对高层建筑暖通空调系统设计中存在的常见问题进行了分析，并对其设计对策进行了简要的阐述。高层建筑暖通空调系统的设计作为一项复杂的系统性工程，其涉及的细节与环节繁多，相信随着相关技术与设计规程的不断完善，暖通空调系统定能为人们提供更舒适的居住体验。

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